GPS RTK技术在天然气管线测量中的应用

景建峰 邸文强

关键词：GPS RTK技术;天然气管线测量;应用

0 引言

GPS RTK测量技术以其测量精度高、选点灵活、测站间无需通视、操作简单等特点赢得了众多测量人的青睐，这种技术在天然气管线勘测、施工等方面都有广阔的应用前景，值得推广。本文结合自己的工作经验，系统阐述了GPS RTK测量技术的基本原理，探讨了GPS RTK技术在天然气管线测量中的应用。定位技术是GPS测量技术发展的一个新突破，基于GPS-RTK测量技术的基本原理和优点，GPS RTK技术在城镇燃气管网建立，燃气长输管线乃至建立城市智慧管网领域得以广泛应用。

1 GPS RTK测量技术的基本原理和优点

1.1 GPS 技术的测量工作原理

从本质上来说，GPS 系统属于一种导航系统。通过对已知区域卫星与接收机之间的距离进行测量，再利用其他相关卫星数据，从而准确推算出用户接收机的位置，这就是GPS技术工作原理。GPSRTK技术是在GPS技术上发展起来的，属于一种动态实时测量技术，该技术能够提供给测量人员测量站点的实时三维坐标定位数据，具有较高测量精度，基本可达厘米级。利用GPSRTK技术进行工程控制测量时，需要使用到2台及以上GPS接收机对信号进行同时接收，其中1台接收机作基准站，需要在已知区域点进行放置，其他接收机则属于流动站，对未知坐标数据进行测量。基准站测算出所在位置的坐标，再将数据向流动站传送，而流动站的无线设备起到数据接收功能，利用相对定位原理对流动站实际三维坐标进行准确计算。

1.2 RTK 技术基本原理概述

RTK技术作为新型动态定位技术，基础为载波相位观测值，能将坐标系统中观测站点的三维定位情况实时提供出来，具有较高的精度标准。通过RTK技术的运用，借助于数据链向流动站中传送观测获取到的数据以及观测站的坐标信息，流动站除了对这些基准站信息进行接收之外，还需要对GPS观测数据进行采集，之后通过科学的数据处理，获取一定精度的定位结果。流动站运动状态、静止状态均可，GPS卫星导航定位信号能够被基准站、流动站的接收机所同时测量，结合测量点已经获取到的数据，对比基准站接收机测得的三维位置信息，就可以将GPS定位数据修正值获取到，以便对动态接收机测得的实时位置科学修正，提升动态用户位置的精确度。

2 GPS RTK技术相对于传统测量技术的特点

相对于传统测量技术GPS RTK测量技术具有以下特点：

①工作效率较高。在传统的测量过程中控制点的布设需要考虑相互通视，用以定向，但采用GPS RTK测量技术可以避免这种布设控制点的方案，不用考虑控制点通视，仅建立少量的测量控制点，基准站便能够达到高精度的测量效果;②受天气情况影响小。在传统测量过程中薄雾、小雨或傍晚天黑时，会受光线的影响无法进行测量;GPSRTK测量则不会受到天气条件、天气环境的制约。在实际测量中只要相关设备能够接收到GPS信号便能够直接进行测量;③GPS RTK测量技术能够将采集数据清晰地反映给测量工作者，测量者可以根据测量的数据进行有效的调控，避免多测或者漏测;④在实际测量过程中该技术并不需要大量的人力资源，其操作较为简便，基准站可以被多个流动站公用，每个流动站仅需要一位工作人员操作即可，这将大大地降低测量成本。

3 GPS RTK测量技术在天然气管线外业测量中的应用

3.1 静态 GPS 控制测量作业分析

3.1.1 合理选择 GPS 控制测量时间段

通常来说，长输管线工程由于线路长，地形起伏较大，地貌地质条件复杂。因此在进行工程测量时，必须对 GPS 控制测量时间段进行合理选择，以此确保测量数据的准确性、可靠性和完整性。在选择GPS 控制测量时间段时，测量人员应当对天气预报、卫星可见预报等进行分析。

3.1.2 架设基准站

GPS 控制测量效果直接受到基准站架设位置影响，在选择和确定基准站架设位置时，不仅要对 GPS静态观测要求进行满足，还要尽可能设置地形开阔、地势较高处，为电台发射提供便利。同时，为保证静态 GPS 控制测量精度，通常需要在各测量段的中间部位来架设接收机。已知坐标和未知坐标上都可架设接收机。在长输管线工程控制测量工作中，测量人员必须严格依照设计要求架设基准站，以免影响控制测量效果。

3.1.3 RTK 控制测量作业分析

在长输管线工程控制测量过程中，测量人员需要沿线路、按点布设控制网控制点。一级网络RTK的点对距离需要控制在8km左右，最大不可超出10km;二级单基准站RTK的点对距离需要控制在2～3km。同时需要确保点对之间能够相互通视，一级平均间距最好控制在500m左右，二级平均间距最好控制在400m左右。此外，相邻点的最短距离需要超出平均间距一半。

3.2 管线点测量

管线点测量分成两种情況，当管线点位置开阔时，一般直接采用RTK进行数据采集，当管线点位置不利于RTK测量时，需要用全站仪进行碎部点测量的方法进行采集。使用RTK采集时，为了提高准确性，避免信号的不稳定造成的影响，要求多次测量，且要整周模糊度固定模式。使用全站仪时，在测站上完成对中整平和测量仪器高后，设置测站点，对后视点进行归零设置并且输入点的代码，按照极坐标、盘左半测回的方法测定管线点的斜距、水平角、垂直角。对于每个点位进行逐点测量，由近到远，再由远到近，以避免造成点位的遗漏，测距长度一般不超过150m。

3.3图根点测量

图根点测量实施过程中，为了促使图根点精度与相关规定要求所符合，需要连续三次观测同一个测量点，之后求出平均值;测量实践中，要严格依据0-2cm的标准控制两三次测量误差。如果有点位失锁问题出现于测量过程中，需要及时重新测量，以便对固定解位置准确获取。研究发现，本次测量任务实施中，部分测量点周围具有较多的障碍物，影响到信号，不容易算出坐标解，那么就可以向附近移动接收机，获得固定解，之后向相应点位缓慢移动接收机，开展测量作业。

4 结语

随着社会经济不断发展，城市化进程步伐越来越快。现阶段，人们生产生活对能源需求量越来越大。为缓解国内能源紧张局面、对能源不均衡分布进行有效调控，国家大力推进长输管线工程建设。在天然气管线外业测量中GPS RTK已经成为了重要的测量工具，GPS RTK技术在燃气行业测量中有布网方便、测量迅速、精度高等优点，不仅满足了测量工作的精度，而且大大提高了测量工作的效率。GPS RTK技术不仅适用于天然气管道测量工程，也适用于公路、铁路、长输管道、输电线路、干渠等线路工程测量，具有广泛的应用前景。相信不久的将来，GPS RTK技术定会在各行各业的工程建设中得到更好的应用。

参考文献：

[1] CH/T2009-2010.全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范[S].国家测绘局，2014.

[2]莫日根，李淑娟.GPS-RTK在工程测量中应用及其技术特点[J].中国非金属矿工业导刊，20131）：61-62.

[3]高涛，安许东.GPS技术在公路测量中的应用[J].河南科技月刊，2006（1）：38-39.

[4]袁秋林，杨豪强.GPS RTK技术在公路测量中的应用[J].全球定位系统，2019.

[5]潘宝玉，李宏伟.RTK技术的特点及提高成果精度的技术关键[J].测绘工程，2019.

[6]李正章，代洪君.工程测量中GPS测量技术的优、缺点[J].中国新技术新产品，2018.